JP7403322B2 - 難着氷性不織布とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は自動車のフェンダーライナー等に使用可能な難着氷性不織布とその製造方法に関する。

自動車のフェンダーには樹脂製や繊維製のフェンダーライナーが装着される。樹脂製フェンダーライナーはＰＰ、ＡＢＳなどのオレフィン系樹脂の射出成型品で構成されることが多い。樹脂製ライナーは表面が平滑かつ疎水性のため難着氷性に優れ、寒冷地走行時や屋外駐車時にライナー表面に着氷しても走行時の振動等で着氷が簡単に剥離するが、吸音性や跳ね石などの衝撃音緩和性では繊維製ライナーに劣る。

ここで難着氷性について説明すると、氷雪などの条件下でこれらがフェンダーライナーに付着して着氷となって成長すると、当該着氷がフェンダーライナー内側に張り出した形での走行となって操舵性などに支障をきたす。「難着氷性」はライナーに対する着氷の固着力の大きさを表すスペックであって、望ましくは１０Ｎ以下、さらに望ましくは５Ｎ以下の着氷せん断力がスペックとして推奨される。

一方の繊維製フェンダーライナーは吸音性や跳ね石衝撃音緩和性に優れるが、水分が浸透しやすく表面に繊維集合体が網目状に露出しているため着氷しやすいという難点がある。特許文献１（特許第５２８３８８６号公報）や特許文献２（特許第６１４５３４１号公報）のように、繊維基層と通気性樹脂表層とを組み合わせて吸音性・衝撃音緩和性と難着氷性を両立させた複合ライナーも提案されている。しかし、着氷せん断力の大きさや製造コストの点でなお改善余地があった。

特許第５２８３８８６号公報 特許第６１４５３４１号公報

そこで本発明の目的は、吸音性・衝撃音緩和性を有すると共に難着氷性を改善した不織布を低コストで提供することにある。

前記課題を解決するため本発明の難着氷性不織布は、ＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維で構成された不織布の表面が、撥水剤を含有すると共に毛焼き処理されていることを特徴とする。

また本発明の難着氷性不織布の製造方法は、ＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維で構成された繊維基層に、ＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維で構成され撥水剤を含有する繊維表層をニードルパンチで一体化すると共に、当該繊維表層をバーナーの直火又は遠赤外線ヒータによって毛焼き処理することを特徴とする。

本発明によれば、吸音性と難着氷性を備えた不織布を低コストで提供することができる。

本発明の実施形態に係る難着氷性不織布の断面図である。 難着氷性不織布を使用したフェンダーライナーの取付け位置を示す車体の概略図である。 図２のフェンダーライナーを横断するIII－III線矢視断面図である。 難着氷性不織布の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の難着氷性不織布の実施例と比較例の着氷性試験結果を示す図である。

図１は本発明の実施形態に係る難着氷性不織布１０の断面図である。難着氷性不織布１０は、ＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維で構成された繊維基層１１と繊維表層１２を有する。繊維基層１１と繊維表層１２は、ポリエステル繊維（例えばＰＰ繊維、ＰＥ繊維または低融点ＰＥＴ繊維）をニードルパンチ加工で交絡させてシート状にしたものである。

不織布はニードルパンチ不織布に限らず以下の不織布（１）～（５）も使用可能である。
（１）原料樹脂を熱溶融して紡糸ノズルから押し出したフィラメントを熱融着させるスパンボンド不織布
（２）原料樹脂を熱溶融して紡糸ノズルから押し出すときに高速高温空気で吹き飛ばして繊維とし、該繊維を相互に熱接着してシート状にするメルトブローン不織布
（３）前記シート中の繊維相互をジェット水流によって交絡させるスパンレース不織布
（４）前記シートの繊維の表面を加熱溶融して繊維同士を接着するか、あるいは前記シートに低融点繊維や低融点樹脂を混合して加熱溶融せしめて繊維を接着するサーマルボンド不織布
（５）合成樹脂接着剤によって前記シートの繊維を接着するケミカルボンド不織布

繊維表層１２にはシリコン系撥水剤またはフッ素系撥水剤を塗布・含浸させ、ニードルパンチで繊維基層１１に一体化されている。繊維表層１２をニードルパンチで繊維基層１１に一体化した後、繊維表層１２の表面がバーナーの直火または遠赤外線ヒータによって毛焼き処理される。前記シリコン系撥水剤またはフッ素系撥水剤は、一般的には図４で後述する毛焼き処理前または熱処理前に不織布１０に塗布・含浸する（Ｓ３）。

また、図１は繊維基層１１と繊維表層１２で難着氷性不織布１０を構成したが、レギュラーＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥ繊維などをニードルパンチしてできた単層の不織布の表面に前記シリコン系撥水剤またはフッ素系撥水剤を塗布・含浸させ、これを毛焼き処理または熱処理してもよい。この場合、撥水剤の使用量自体は同じでも表面に表れる繊維で全体を構成するため材料費はやや増えるが、繊維基層１１と繊維表層１２の複層にする手間を省略できるメリットがある。

一方、図１のように２層に分けた場合は表面に表れない繊維基層１１に安価な材料綿を使用可能であるから、その分だけコストダウンが可能であるというメリットがある。また、シリコン系撥水剤またはフッ素系撥水剤を塗布・含浸することに代えて、或いは当該塗布・含浸と併せて、ニードルパンチ前のレギュラーＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥ繊維などに、撥水ＰＥＴ繊維などの撥水性繊維を所定量混合した後にニードルパンチしてもよい。

前記毛焼き処理によって繊維表層１２の遊び毛が除去されて表面が平滑化される。また毛焼き処理の熱によって繊維表層１２の繊維が溶融して樹脂薄膜が形成される。この樹脂薄膜には、繊維表層１２が元々有する通気性が維持されている。

繊維表層１２の平滑化は、カレンダー加工や熱プレス処理でもある程度可能である。後述する比較例３では熱プレスローラーを使用している。しかし、繊維表層１２をカレンダー加工や熱プレス処理で平滑化しても、ある程度の毛羽が残ってしまうため着氷性の改善は難しい。

一方、比較例１、２のように表皮のＰＰ、ＰＥ繊維を熱処理で溶融する場合、溶融量が多過ぎると通気度が下がり過ぎ、吸音性を発揮するために必要な表層通気性（例えば約１０ｃｃ／ｃｍ²・ｓ）が得られ難くなる。これとは反対に表皮のＰＰ、ＰＥ繊維の溶融量が少な過ぎると、疎水成分が少なくなるため着氷性の改善が難しく、また製品形状（例えばフェンダーライナー）に成型する際の型当たりのため表面が削げて風合いが損なわれる。

図２と図３は、難着氷性不織布１０で構成したフェンダーライナー１００の取付け位置の一例を示す概略図である。図２に示すように、フェンダーＦの内側であってタイヤＴの上方にタイヤハウスＴＨが配設されている。フェンダーライナー１００は、このタイヤハウスＴＨに対応する形に加熱成型され、タイヤハウスＴＨから距離Ｌ１だけ離間した状態で取り付けられる。

フェンダーライナー１００をタイヤハウスＴＨに取り付ける方法は各種可能であって特に制限はない。例えばタイヤハウスＴＨ側に挟持手段（例えばクリップ）を設けてフェンダーライナー１００をタイヤハウスＴＨに固定したり、フェンダーライナー１００に孔を設けてタイヤハウスに嵌込で固定したりすることができる。

フェンダーライナー１００とタイヤハウスＴＨとがなす空間Ｓは、空気層、フェルト層等を含む吸音体からなる層であってもよい。吸音体からなる層を設ける場合には、これらの層がフェンダーライナー１００と一体となって、車両の騒音、車外騒音（走行中に発生する走行音等）などが車内に侵入するのを防ぐ吸音構造体として機能し得る。

図４は難着氷性不織布１０の製造方法をフローチャートで示したものである。図示するように、まずＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維からなる繊維基層１１をニードルパンチ加工によって作製する（Ｓ１）。当該繊維基層１１は必要な剛性を具備するように適当な繊維、例えば低融点ＰＥＴ繊維、ＰＰ繊維、或いはレギュラーＰＥＴ繊維等を適量配合する。

次に当該繊維基層１１の上にＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥなどの熱可塑性繊維からなる繊維表層１２をニードルパンチ加工で一体化する（Ｓ２）。繊維表層１２には低融点ＰＥＴ繊維を適量配合しておく。次に、シリコン系撥水剤またはフッ素系撥水剤を一体化した不織布１０に塗布・含浸する（Ｓ３）。但し、繊維表層１２を構成するＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥ繊維などに、撥水ＰＥＴ繊維などの撥水性繊維を所定量混合することでＳ３の工程を省略することも可能である。その後、不織布１０の繊維表層１２をバーナーの直火（または遠赤外線ヒータ）によって毛焼き処理する（Ｓ４）。そして最後に不織布１０全体を熱処理する（Ｓ５）。

この熱処理によって、繊維基層１１に含まれる低融点繊維（低融点ＰＥＴ，ＰＰ，ＰＥ繊維など）が溶融して製品剛性を高めることができる。なお、Ｓ４とＳ５は順番を入れ替えてもよく、先に不織布１０全体を熱処理し（Ｓ５）、最後に毛焼き処理（Ｓ４）を行ってもよい。

毛焼き処理は、不織布の生産ラインに固定配置した遠赤外線ヒータやバーナーで、不織布搬送方向に沿って連続的に行う。このように難着氷性不織布１０の製造方法は従来に比べて簡単であるから、製造コストを低減することができる。なお、前述した製造方法とは別に、繊維基層１１と繊維表層１２を別々にニードルパンチで製作した後、繊維表層１２をニードルパンチや接着剤等で繊維基層に一体化してもよい。

図５は図１の難着氷性不織布１０の実施例と比較例１－３を示すものである。実施例はＰＰ繊維（５０％重量）とＰＥＴ繊維（５０％重量）で繊維基層（吸音繊維層）１１を構成している。基層１１の目付は７５０ｇ／ｍ²である。また、撥水ＰＥＴ繊維（４０％重量）、低融点ＰＥＴ繊維（３０％重量）およびレギュラーＰＥＴ繊維（３０％重量）で表層１２（表皮）を構成している。表層１２の目付は２００ｇ／ｍ²であり、総目付は９５０ｇ／ｍ²である。

これに対して比較例１―３は、いずれも実施例と同じ基層１１を使用しているが、表層１２（表皮）の構成を変え、また表面処理（毛焼き）をしていない。その他は実施例と同じにしている。比較例１の表層１２はＰＥ繊維（９０％重量）と撥水ＰＥＴ繊維（１０％重量）で構成し、比較例２の表層１２はＰＰ繊維（１００％重量）で構成している。また比較例３の表層１２は、撥水ＰＥＴ繊維（４０％重量）、低融点ＰＥＴ繊維（３０％重量）およびＰＥＴ繊維（３０％重量）で構成している。

実施例と比較例１－３について、着氷性を調べた結果が図５の右端の１列である。着氷性の試験は次の手順で行った。
１）１００×１００ｍｍの大きさの試験片（実施例と比較例１－３の不織布）を実施例と比較例１－３について各５枚用意する。
２）水平に置いた試験片上の中央に金属製の円筒治具（内径：４３．８５ｍｍ、高さ：３０ｍｍ）を立てる。
３）円筒治具の内側を５℃以下の水で満たす。
４）－１５℃の低温室にて円筒治具内の水を凍結させる。
５）フォースゲージを円筒治具に接続し、引張・圧縮万能材料試験機「テンシロン」（登録商標）により円筒治具を鉛直方向に引き上げ、氷が試験片から剥がれるときの最大荷重を測定する。

複数回（５回）の測定の結果、平均５Ｎ以下の着氷性が得られたのは実施例のみであり、他の比較例１－３はいずれもせん断力が５Ｎ超であった。また、実施例の不織布の吸音性試験を行ったところ、従来の繊維製フェンダーライナーに使用される不織布と同等とまたそれ以上の通気度と吸音性が得られた。

以上説明したように、本発明に係る難着氷性不織布によれば、表面に撥水剤を含有しさらに当該表面を毛焼き処理することで表面平滑化を実現して耐水性と耐着氷性を向上すると共に、毛焼き処理の後に残った無数の空孔（ポーラス）によって吸音性の要求レベルを満足する所定の通気性が得られる。したがって、従来の繊維製フェンダーライナーに使用される不織布と同等の吸音性が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば本発明に係る難着氷性不織布は、自動車のフェンダーライナー以外にも使用可能であって、例えばエンジンアンダーカバーやフロアアンダーカバー等の車両用アンダーカバーにも使用可能である。

１０：難着氷性不織布
１１：繊維基層
１２：繊維表層
１００：フェンダーライナー
Ｆ：フェンダー
Ｓ：空間
Ｔ：タイヤ
ＴＨ：タイヤハウス

Claims (3)

1. ＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの熱可塑性繊維で構成された不織布の表面が、シリコン系撥水剤又はフッ素系撥水剤を含有すると共にバーナーの直火又は遠赤外線ヒータによって毛焼き処理され、前記毛焼き処理によって、前記不織布の表面或いは繊維表層の表面には、シリコン系撥水剤又はフッ素系撥水剤を含むＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの樹脂薄膜が形成されて５Ｎ以下の着氷性を有することを特徴とする難着氷性不織布。
2. ＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの熱可塑性繊維で構成された前記不織布が繊維基層と当該繊維基層にニードルパンチで一体化された前記繊維表層を有し、前記繊維表層がシリコン系撥水剤又はフッ素系撥水剤を含有すると共にバーナーの直火又は遠赤外線ヒータによって毛焼き処理されて５Ｎ以下の着氷性を有することを特徴とする請求項１の難着氷性不織布。
3. ＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの熱可塑性繊維で構成された繊維基層に、ＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの熱可塑性繊維で構成されシリコン系撥水剤又はフッ素系撥水剤を含有する繊維表層をニードルパンチで一体化すると共に、当該繊維表層をバーナーの直火又は遠赤外線ヒータによって毛焼き処理し、前記毛焼き処理によって、不織布の表面或いは前記繊維表層の表面には、シリコン系撥水剤又はフッ素系撥水剤を含むＰＥＴ，ＰＰ又はＰＥの樹脂薄膜が形成されることで５Ｎ以下の着氷性を有することを特徴とする難着氷性不織布の製造方法。

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